Full Text

Введение Проведенные авторами полевые эксперименты [1, 2] по определению несущей способности фундаментов с низким ростверком на сваях с уширением позволяют сделать вывод о том, что несущая способность фундамента с низким ростверком на 40 % выше, чем у фундамента с высоким ростверком [3, 4]. Кроме того, анализ данных выполненных испытаний, показывает, что зависимость «нагрузка - осадка» у фундамента с низким ростверком имеет более гладкие очертания с менее выраженным срывом фундамента. В связи с этим, очевидно, проектировать ленточные фундаменты на сваях с уширением и низким ростверком по II группе предельных состояний более целесообразно. Экспериментальные исследования работы свай с уширением различной конструкции [5, 6] показывают незначительное сопротивление свай по боковой поверхности и возможность передачи нагрузки на более глубокие слои основания без вовлечения грунта околосвайного пространства под ростверком в воронку оседания, что позволяет наиболее полно использовать несущую способность низкого ростверка. Постановка и решение задачи Для решения теоретической задачи распределения нагрузки между ростверком и сваями в составе ленточного фундамента приняты следующие положения: 1) грунт считается линейно деформируемым телом; 2) нагрузка на основание передается по подошве ростверка и в плоскости нижних концов свай; 3) расстояние между сваями в составе ленточного фундамента 10÷12 диаметров ствола, или 2,5÷4 диаметра уширения [7, 8]. Предполагается, что взаимное влияние ростверка и свай минимально, силами трения по стволу свай, как указано выше, можно пренебречь, напряженно-деформированное состояние основания определяется действием нормальных сил [9-11]. Расчетная схема ленточного фундамента на сваях с уширением в двумерной постановке представлена на рис 1. Общая нагрузка на фундамент воспринимается сваями и ростверком: (1) где F - полная нагрузка на фундамент; F1 - нагрузка, приходящаяся на сваи; F2 - нагрузка, приходящаяся на подошву ростверка. В связи с тем что деформации ствола сваи по сравнению с осадками фундамента пренебрежимо малы, будем считать, что осадки ростверка и пяты сваи одинаковы. Поэтому будут справедливы выражения: , (2) , (3) где S - осадка фундамента. , (4) где δ11 - перемещение грунта основания в точке под ростверком от единичной силы в той же точке. , (5) где δ22 - перемещение грунта основания в точке под пятой сваи от единичной силы в той же точке. , (6) где δ12 - перемещение грунта основания в точке 1 (под ростверком) от единичной силы в точке 2 (под пятой сваи). , (7) где δ21 - перемещение грунта основания в точке 2 (под пятой сваи) от единичной силы в точке 1 (под ростверком). Согласно теореме о взаимности работ «работа сил первого состояния на перемещениях по их направлениям, вызванных силами второго состояния, равна работе сил второго состояния на перемещениях по их направлениям, вызванных силами первого состояния», при F1=F2=1: (8) В таблице приведены компоненты перемещений от единичных сил в зависимости от постановки задачи и приняты следующие обозначения: H - толщина сжимаемой толщи грунта; L - длина свай с учетом половины высоты уширения; A1 - площадь ростверка; E1 - модуль деформации грунта под ростверком; A2 - расчетная площадь горизонтальной проекции уширения сваи; E2 - природный модуль деформации грунта под пятой сваи; - коэффициент Пуассона; q - единичная нагрузка от ростверка; a - половина ширины ростверка; x - координата точки под ростверком, в которой определяется перемещение. Компоненты перемещений при различных постановках задачи Displacement components for different problem statements Перемещение Осесимметричная задача Плоская задача Решение Фламана[13] Решение Мелана [14] * Решение Буссинеска[12] Решение Фламана [13] П р и м е ч а н и е : * - решение Мелана: Схема к расчету перемещений по решению Мелана приведена на рис. 2. Результаты и их обсуждение Учитывая вышеизложенное и задаваясь предельной осадкой S, получим выражения для нагрузки, воспринимаемой сваями и ростверком: ; (9) . (10) Общая несущая способность фундамента в зависимости от предельной осадки S равна: . (11) Данное аналитическое выражение учитывает взаимное влияние работы ростверка и сваи с уширением в ленточном однорядном фундаменте. На рис. 3 представлены расчетные и экспериментальные графики зависимости «нагрузка - осадка» для ленточного фундамента на сваях с уширением в целом и для ростверка и свай по отдельности. На диаграмме видно, что данный способ расчета свайного фундамента с низким ростверком хорошо отражает характер взаимовлияния элементов фундамента на осадках до 10÷20 мм. При этом расхождение расчетных и экспериментальных графиков составляет на осадке 10 мм: у ростверка - 27 %, у свай - 1 %, у фундамента в целом - 3 %; на осадке 20 мм: у ростверка - 10 %, у свай - 45 %, у фундамента в целом - 40 %. Рис. 3. Расчетные (Р) и экспериментальные (Э) графики зависимости «нагрузка - осадка» для фундамента в целом и для ростверка и свай по отдельности Fig. 3. Calculated (P) and experimental (E) graphs of the “load - settlement” dependence for the foundation as a whole and for the grillage and piles separately Выводы Таким образом, предложенный аналитический метод расчета, даже без учета горизонтальных перемещений грунта основания [15], с достаточной для практических целей точностью позволяет определить как несущую способность фундамента на сваях с уширением и распределение внешней нагрузки между отдельными элементами фундамента (сваями и ростверком) с учетом взаимного влияния всех входящих в него компонентов. Для более полного и точного описания работы фундамента на сваях c уширением с низким ростверком необходимо учитывать нелинейность зависимости «нагрузка - осадка» при помощи учета пластических свойств грунтов.

About the authors

A. P Malyshkin

Tyumen industrial university

A. V Esipov

Tyumen industrial university

References

Statistics

Views

Abstract - 973

PDF (Russian) - 136

Refbacks

• There are currently no refbacks.